Pollutions diffuses : du bassin versant au littoral
Sous ces hypothèses, l'indice topographique de similarité hydrologique
s exprime sous la forme Log(a/tgB), a étant l’aire drainée en amont du
point considéré et tgB la pente topographique locale. Tous les points ayant
le même indice se comportant de la même façon, ils ont en particulier
le même état hydrique. Autrement dit, la zone saturée à un instant
donné sera déterminée par tous les points ayant un indice supérieur à
un seuil donné, dépendant de l’état hydrique moyen à cet instant.
Le modèle nécessite donc le calcul de l’indice topographique en tout
point du bassin versant, réalisé à partir d’un modèle numérique de terrain. Les paramètres principaux sont la transmissivité hydraulique en
surface (TO), le paramètre de décroissance exponentielle (M) et un paramètre de délai de recharge de nappe (Td).
L’intégration de Topmodel au modèle TNTl a nécessité quelques adaptations mineures, les principales étant l’ajout d’un paramètre de génération de ruissellement hortonien (pourcentage fixe Pmac de la pluie
efficace au-delà d’un seuil de pluie journalière Pmin), d'un seuil de
profondeur de nappe (SDT) en deçà duquel une évapotranspiration
directe à partir de la nappe est possible, afin de pouvoir simuler le prélèvement biologique dans les bas-fonds, et surtout d’une taille maximale de nappe (Maxnap) dans laquelle le mélange de nitrate est total
(la nappe de Topmodel étant initialement de taille infinie).
Modèle de nitrate dans le sol
Le lessivage de nitrate dans le sol est modélisé par le modèle de Burns :
le sol est divisé en couches d’épaisseur constante (ici 10 cm) caractérisées par une réserve utile; la différence pluie-ETP (évapotranspiration
potentielle) ajoute ou retranche de l'eau à la couche supérieure; il y a
mélange instantané du nitrate. Si la réserve utile (RU) est remplie,
l’excédent alimente la couche sous-jacente et ainsi de suite.
Le prélèvement hivernal de nitrate est calculé sur la base d’une courbe
de dilution moyenne d’un blé d'hiver en fonction de la somme des températures depuis le semis. Ce prélèvement a lieu dans les trente premiers
centimètres de sol.
La minéralisation de l'azote du sol et les arrière-effets des fumures organiques sont calculés sur la base d’une minéralisation annuelle potentielle, modulée et répartie quotidiennement en fonction de la température (loi d’Arrhénius avec Q 10 = 2) et de la teneur en eau du sol (si
la moyenne décadaire est supérieure à 80 % de la RU ou inférieure à
10 % de la RU, la minéralisation est divisée par deux). Cette minéralisation a lieu dans les trente premiers centimètres de sol.
Fonctionnement de la zone humide
La proportion de l'écoulement de nappe entrant et sortant de la zone
humide est considérée comme égale à la proportion de surface saturée
du bassin versant estimée par Topmodel. Le compartiment dénitrifiant
a une profondeur de 30 cm, une porosité de 50 % et une surface égale à celle de la zone saturée. La dénitrification est estimée en adaptant
302
Sous ces hypothèses, l'indice topographique de similarité hydrologique
s exprime sous la forme Log(a/tgB), a étant l’aire drainée en amont du
point considéré et tgB la pente topographique locale. Tous les points ayant
le même indice se comportant de la même façon, ils ont en particulier
le même état hydrique. Autrement dit, la zone saturée à un instant
donné sera déterminée par tous les points ayant un indice supérieur à
un seuil donné, dépendant de l’état hydrique moyen à cet instant.
Le modèle nécessite donc le calcul de l’indice topographique en tout
point du bassin versant, réalisé à partir d’un modèle numérique de terrain. Les paramètres principaux sont la transmissivité hydraulique en
surface (TO), le paramètre de décroissance exponentielle (M) et un paramètre de délai de recharge de nappe (Td).
L’intégration de Topmodel au modèle TNTl a nécessité quelques adaptations mineures, les principales étant l’ajout d’un paramètre de génération de ruissellement hortonien (pourcentage fixe Pmac de la pluie
efficace au-delà d’un seuil de pluie journalière Pmin), d'un seuil de
profondeur de nappe (SDT) en deçà duquel une évapotranspiration
directe à partir de la nappe est possible, afin de pouvoir simuler le prélèvement biologique dans les bas-fonds, et surtout d’une taille maximale de nappe (Maxnap) dans laquelle le mélange de nitrate est total
(la nappe de Topmodel étant initialement de taille infinie).
Modèle de nitrate dans le sol
Le lessivage de nitrate dans le sol est modélisé par le modèle de Burns :
le sol est divisé en couches d’épaisseur constante (ici 10 cm) caractérisées par une réserve utile; la différence pluie-ETP (évapotranspiration
potentielle) ajoute ou retranche de l'eau à la couche supérieure; il y a
mélange instantané du nitrate. Si la réserve utile (RU) est remplie,
l’excédent alimente la couche sous-jacente et ainsi de suite.
Le prélèvement hivernal de nitrate est calculé sur la base d’une courbe
de dilution moyenne d’un blé d'hiver en fonction de la somme des températures depuis le semis. Ce prélèvement a lieu dans les trente premiers
centimètres de sol.
La minéralisation de l'azote du sol et les arrière-effets des fumures organiques sont calculés sur la base d’une minéralisation annuelle potentielle, modulée et répartie quotidiennement en fonction de la température (loi d’Arrhénius avec Q 10 = 2) et de la teneur en eau du sol (si
la moyenne décadaire est supérieure à 80 % de la RU ou inférieure à
10 % de la RU, la minéralisation est divisée par deux). Cette minéralisation a lieu dans les trente premiers centimètres de sol.
Fonctionnement de la zone humide
La proportion de l'écoulement de nappe entrant et sortant de la zone
humide est considérée comme égale à la proportion de surface saturée
du bassin versant estimée par Topmodel. Le compartiment dénitrifiant
a une profondeur de 30 cm, une porosité de 50 % et une surface égale à celle de la zone saturée. La dénitrification est estimée en adaptant
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